日本推出使用可再生能源的电动汽车充放电系统

“百年老店”、多元化电子电气产品制造商日本东芝集团（Toshiba）正在全力布局有“未来能源”之称的氢能，并将大规模可再生能源制取“绿氢”视为低碳能源时代的完美解决方案。

近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间，东芝多位高管对澎湃新闻表示，除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外，东芝非常看好氢能在中国的发展前景。

放眼全球，日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出，到2030年要确立国内可再生能源制氢技术，构建国际氢能供应链，长期目标是利用碳捕获（CCS）技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言，用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能，无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。

日本能源转型历程

“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发，进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品，已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝（中国）有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示，早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下，该公司内部近十年间全面提升氢能体系，东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。

据介绍，东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合，启动时间不到5分钟，高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。

东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上

典型场景如东芝的新氢能综合应用中心，利用太阳能电解水制备氢气，并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样，不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳，而且，因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料，从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。

当突发灾难时，这套小型分布式能源亦可大显身手，作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。

纯氢固然样样好，但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解，上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。

张童表示，全球可再生能源快速发展，但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国，风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大，弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来，在需要时再调取，就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来，制出来的氢完全是绿色的。”

他认为，在该领域，东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累，目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段，东芝呼吁政府对全行业予以政策支持，鼓励更多企业参与氢能产业链的完善，并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下，氢能成本才能随着规模化效应快速下降。

氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场，使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求，并联合中国合作伙伴一起开拓市场。

实际上，东芝对于“终极能源解决方案”的认识，在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者，旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因，东芝最终选择剥离核电资产。

今年10月，日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布，日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前，日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。

“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声，很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道，福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前，日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能，但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增，欧洲主要国家纷纷选择弃核。

宫崎洋一称，除了重点业务氢能之外，目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术，可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言，在水电领域，东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队，已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机；光伏领域，东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用，住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用；地热领域，东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备，以设备容量计处于全球第一。

福岛氢能研究基地（FH2R）

在日本国立的新能源产业技术综合开发机构（NEDO）牵头下，东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地（FH2R）已于今年2月底建成。

FH2R系统概览

该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置，正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统，还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。

校对：刘威

。。看去年地震之后福岛核电站泄露也能明白吧。。

日本自然灾害太多了。。这种七级以上地震说实话一定会有的。。核电站又不能保证地震下完全不损坏。。一旦损坏了核能源泄露辐射就不光是死人的问题了。。基因变种什么的就很恐怖了。。

日本往海里填煤炭是在进行资源储备，担心以后的什么时候出现资源短缺。

如果你去过日本，你会发现日本许多沿海地区都有浮标。这个地区的水下是日本人用混凝土箱密封的煤。他们为什么把煤沉到水里？他们疯了吗？当然，并不是所有人都知道日本是一个地震频发、资源严重匮乏的岛国。这种客观的自然状态在日本产生了强烈的焦虑感。日本港口每天进出大量船只，其中大部分是来自山西和东北地区的优质煤炭。

但令人惊讶的是，他们没有进口我们的煤。取而代之的是，他们用巨大的混凝土盒子将煤炭密封起来，并储存在海里。据统计，他们这些年储存的煤炭相当于一个中型煤田。这不是最令人震惊的。日本几乎没有煤田。他们买了煤，慢慢地储存起来，这是可以理解的。但是，我们都知道，日本的森林覆盖率是世界上最高的中国的几倍。此外，与煤不同，木材没有用完。它可以再生、切割和再植。几年后，它又变成了木头。

但日本人不这么认为。他们严禁伐木。很多木材是从中国进口的。北海道札幌港的许多船只来自大连，装载着来自中国东北的原木。站在札幌的制高点上，我们可以看到无边无际的原始森林，甚至在卸货的港口岸边。那些比原木还粗的树仍然完好无损地矗立着。一辆木材车经过一排排茂密的树木，被运到他们的城市。

日本人之所以这样做，是因为他们担心，如果有一天资源短缺，储存的能源将成为他们的救命稻草。日本人这种强烈的忧患意识，确实值得我们一些国民深思。

地热发电平均利用效率达73%，约为太阳光伏发电的3.5倍，风力发电的2倍，在所有可再生能源中综合利用效率最高。

基本原理与火力发电类似，也是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。

地热能

地热能直接利用于烹饪、沐浴及暖房，已有悠久的历史。至今，天然温泉与人工开采的地下热水，仍被人类广泛使用。据联合国统计，世界地热水的直接利用远远超过地热发电。中国的地热水直接利用居世界首位，其次是日本。

地热水的直接用途非常广泛，主要有采暖空调、工业烘干、农业温室、水产养殖、旅温泉疗养保健等。

新能源汽车的动力电池回收用于家庭供电，并非单纯地出于环保。

按照丰田的新能源推广计划，今年下半年将会在日本市场上市首款纯电动汽车，一款单座或双座的微型纯电动车。不久前，日本媒体报道了一则更详细的信息：在这款微型纯电动车上，丰田将会采用可简单拆卸、用作储能装置的电池组。

这款微型纯电动汽车只用于日常短途通勤，续航里程约为100公里，因此配备的是小容量电池组。一旦电量衰减20%-30%，仅剩的续航里程甚至无法支持单日出行，就将被回收利用，作为家用储能系统的一部分。

新能源汽车的动力电池回收用于家庭供电，并非单纯地出于环保。2011年日本地震和核电站泄露事件之后，日本政府不得不重新思考日本的能源结构。

如果不是2011年的日本地震，日本在上世纪70年代确立的「核能立国」策略将会被持续实行并发挥重要作用。地震发生之前，核能已经占据日本能源结构的32%，地震之后迅速下降到3%，几乎所有核电站都被关闭。

作为曾经全球最大的石油消费国之一，经历了1973年和1979年两次世界石油危机的惨痛教训之后，日本不会再考虑石油燃料的使用比例。因此，可再生能源的开发变得尤为重要。光伏太阳能就是其中的主要发展路线。

光伏太阳能的增长非常快。日本的地貌特征不适合大规模太阳能发电站的建设，相反，却非常适合推广屋顶光伏产业，为了鼓励国民在住宅安装光伏太阳能板块，日本政府出台了一系列政策，比如允许家庭以固定价格将光伏太阳能的多余电量售卖给企业。

可再生能源的发展符合预期，2012年可再生能源提供的电力相当于两个中型核反应堆。而到了2014年，日本的光伏太阳能装机容量达到了20GW，发电量甚至已经超过了电网所能承受的最大限度。

然而，大量涌入的分布式太阳能无法及时消耗，同样会对电网管理带来压力。如何确保电网的安全稳定运行，优化电网的供电需求，成为了发展可再生能源之后又一个急需解决的议题。

这时候，家庭储能系统被提出。日本政府随之推出了一系列鼓励住宅使用储能设备的措施，最开始，日本政府留出了大约9830万美元的预算，为使用家庭储能设备的家庭和商户提供66%的费用补贴。而针对那些能够进行零能耗改造的房屋，中央及地方政府都会同时提供补贴。

基于这样的背景，日本是全球市场发展储能技术最快的国家之一。早在2016年，日本的储能系统就几乎全部用于电力输配领域。

可以看出，日本在储能技术领域的野心。为了加大发展储能系统，日本政府甚至计划到2020年，储能电池的生产量要达到全球的50%。汽车行业也被纳入这一项规划里。其中，电动车项目中动力电池的回收利用方向就会作为储能设备。

2018年，日本中部电力公司宣布与丰田汽车达成合作，主要内容就是回收丰田电动汽车(混动车和电动车)旧电池，建立一个大容量蓄电池系统。这是一个庞大的储能设备来源，从新能源汽车淘汰下来的动力电池虽然不能支持车辆供电与正常运作的需求，但是电量衰减之后的电池放在家庭用电中，依然可以提供5小时甚至更长的用电需要，使用寿命可以延续5年以上。

镍氢电池与锂电池同样适用，这类电池作为重要的家用储能装置，可以在用电闲时区间储存多余电量，在城市用电高峰时使用、甚至将电量重新输送回电网当中，在实现家庭内部自行解决能源消耗的同时，也能够起到很好的供需平衡的调节作用。

2020年，日本家用储能系统发展到了一个转折点。

为了鼓励日本国民加入到光伏太阳能的建设，日本经济产业省在2012年引进了固定价格收购制度，电力企业要按照国家规定的固定价格收购所有可再生能源电力。

不过，这项补贴制度在2019年底正式取消。市场预测，由于日本家庭在光伏太阳能发电中所得的多余电量将不能以固定价格收购，大量家庭会利用储能系统将多余电量存储起来，用于家庭消耗，以减少电费成本。因此，2020年之后，对家用储能设备的需求量将会大幅提高。

丰田新推出的微型纯电动汽车采用可拆卸电池组，也是考虑到未来日本家庭对储能设备的大量需要。

与此同时，日本市场也在中国寻求提供家用储能设备的合作伙伴。动力电池生产商是其中一个选择，比亚迪在很早前投入到储能系统的研发，并与日本企业展开了合作。而宁德时代也从去年开始与日本NER合作，生产面向日本住宅与企业的蓄电池，宁德时代负责提供电池单体，NER公司则负责组装。日本企业在中国寻求合作伙伴，主要的考虑是在电池生产中技术、产量与价格的优势。

另一条道路是与中国新能源汽车的合作。去年12月，日本丸红公司展开了与拜腾汽车的资本合作。日本媒体指出，丸红瞄准的是拜腾汽车进入市场销售之后，未来将产生大量的废旧电池，可以用作改造大型蓄电池。

比亚迪也是其中一个颇具代表性的企业。2020年开始，日本伊藤忠商事就将与比亚迪投资的普兰德储能开展废旧电池回收业务。按照计划，利用16-20套废旧车载电池组装成一个蓄电池，就能提供100户家庭一天所需的电力。

中国新能源汽车发展10年，大量的动力电池面临报废，它们成为了日本储能市场发展的目标。

图 | 来源于网络

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国际能源机构最新公布的关于各国燃料燃烧产生二氧化碳量的统计报告显示，2007年日本每单位发电量排放的二氧化碳量不断增加，在经济合作与发展组织（经合组织）的30个成员国中排第20位。

报告指出，日本1998年每发电1千瓦时排放的二氧化碳量约为381克，之后呈持续增长态势。有分析指出，核电站的启用率不高，太阳能、风能等可再生能源发电普及迟缓等是造成这种现象的主要原因。

报告显示，日本2007年每发电1千瓦时排放的二氧化碳量约为450克，超过经合组织约448克的平均排放水平。与日本相比，德国虽然继续依赖火力发电，但不断发展可再生能源，因此2007年每发电1千瓦时排放二氧化碳约427克。而欧洲的平均水平只有约310克，不到日本的70％。

一般指太阳光的辐射能量。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。 使用太阳电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能 使用太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水 利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电 利用太阳能进行海水淡化 现在，太阳能的利用还不很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。 目前，全球最大的屋顶太阳能面板系统位于德国南部比兹塔特(Buerstadt)，面积为四万平方米，每年的发电量为450万千瓦。 日本为了达成京都议定书的二氧化碳减量要求，全日本都普设太阳能光电板，位于日本中部的长野县饭田市，居民在屋顶设置太阳能光电板的比率甚至达2%，堪称日本第一。 太阳能可分为2种: 1.太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋照明，并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。 2.太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。 有机化的太阳能

不可再生能源主要有：煤炭、石油、天然气、化学能、核燃料等。泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源，叫“非可再生能源”。

不可再生能源现状

大阳能

世界上支持利用太阳能最多的国家是日本。2004年日本大阳电池的产量已达610兆瓦（原为2000年数，编者改为2004年统计数）。在美国，预测到2020年电力需求总量的15％可能将由现代太阳能光电转换生产的电力来保证。

风能

2002年，欧盟国家的风力发电装机容量增加了33％，已达到23056兆瓦，占全世界风力发电总量的70％。德国风力发电满足全国4.7％的电力需求。2002年，丹麦依靠风力发电得到了13％的电力。他们还计划2030年前将使这一指标达到50％。按美国能源学会计算，风能将保证国家20％的电力需求。2010年前，美国1000万套房屋将由风力发电提供电能。

地热能

1999年，美国使用地热电站节省了近6000万桶石油。同一年，地热发电已达2200兆瓦。

生物能

2007年1月10日，生物能保证着美国大约3％的能源需求。2010年前，美国将用生物质生产4％的发动机燃料，2020年前将达到10％，2030年前将达到20％。再过25年，来自生物质的能源，将会保证美国总能源需求的15％以上。现在美国生产的生物质酒精已保证着国家2％的汽车燃料需求。欧洲是世界生物柴油最大的生产者。2003年，他们生产的生物柴油与2001年相比，增加了43％。2010年前，欧洲大约7％的燃料将是“绿色的”，即来自生物质能源。

可再生能源与不可再生能源

可再生能源

具有自我恢复原有特性，并可持续利用的一次能源。包括太阳能、水能、生物质能、氢能、风能、波浪能以及海洋表面与深层之间的热循环等，地热能也可算作可再生能源。

不可再生能源

泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源，叫“非可再生能源”。如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中，经过漫长的演化而形成的(故也称为“化石燃料”)，一旦被燃烧耗用后，不可能在数百年乃至数万年内再生，因而属于“不可再生能源”。除此之外，不可再生能源还有煤、石油、天然气、核能、油页岩。